煤炭全水分测定的主要影响因素分析

符启荣

中国核电工程有限公司，海南三亚 572700

0 引言

虽然我国的煤炭产量处于国际领先地位，但是煤炭的质量却与部分国家有较大差距，也不能很好的适应精密行业的要求。而且随着科学技术的快速发展，煤炭在科研领域的应用范围更加广泛，对煤质也提出了更高的要求。作为煤质分析的重要项目，煤炭的全水分测定评价煤质的基本依据之一，在煤炭的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。可以说，煤炭的全水分测定是应用面最广，涉及到煤的开采、销售到使用的各个环节的专门技术。因此，认真分析影响煤炭全水分测定的因素，找出其中的关键因素并采取有效措施加以控制，对进一步提高煤质分析的精确度有着非常重要的意义，也越来越受到煤炭化验人员的普遍重视和关心。

1 测定煤炭全水分的重要性

煤中水分随煤的变质程度加深而呈规律性变化：从泥炭→褐煤→烟煤→低阶无烟煤，水分逐渐减少，而从低阶无烟煤→年老无烟煤，水分又增加，如表1所示。因此，根据煤中水分的含量可以大致推断煤的变质程度。许多国家还将它和发热量相结合，利用一项叫做“含水无灰基发热量”的指标作为低阶煤的细分类指标之一。煤的水分对其加工利用、贸易和储存运输都有很大影响，不同水分的煤也会有不同的用途。例如在炼焦工业中，煤的水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期，因此要用水分低的煤炭；煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体，此时则需要采用水分高的煤炭。在煤质分析中，煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。

表1 煤中水分与煤的变质程度的关系

2 影响煤炭全水分测定的主要因素分析

空气干燥煤样全水分测定的标准方法最常用的是加热干燥法和微波干燥法，本文针对加热干燥法进行探讨，主要的影响因素如下：

1）煤样的制作方法

制备的煤样必须能够真实反映出煤炭全水分的实际含量，因此其制作方法及要求就会对全水分的测定产生一定的影响。为了确保煤样的代表性，使用的缩分机要具有较高的灵敏度，一次就能缩分出测定全水分所需数量的煤样。此外，也可以利用九点缩分法进行煤样的制备，不过要注意在煤样破碎时，必须达到规定的粒度，且混合均匀再摊平。此过程要尽快完成，以减少煤炭表面水分的自然蒸发，而且装入瓶中的煤样量控制在样瓶容积的3/4左右，瓶口要封严。

2）煤样的称取方法

煤样的称取方法对煤炭全水分的测定的影响表现在称取出煤样的质量是否准确、称取的煤样是否均匀以及称量瓶是否带有水分等方面。因此，在对煤样进行称取之前，需要将样瓶中的煤样混合均匀，时间不少于1min。需要用到的称量瓶必须预先干燥，而且称取的煤样要精确到0.01g。对于压滤机制作的滤饼煤样，应先将其切成5mm～6mm大小的小块，混合均匀后再称取，以减小滤饼水分不均匀对测定结果造成的影响。此外，称取过程必须带手套操作，且选择尺寸合适的称量瓶。

3）干燥箱内热气流的传导方式

干燥箱内热气流的传导方式分为自然对流式和鼓风对流式两种，采用不同方式的干燥箱，煤炭全水分测定的结果相差较大。这主要是因为，在自然对流式干燥箱中，空气的热气流的流动靠箱内的自然风压，因而冷热空气的循环交替比较缓慢，导致干燥箱内的温度均匀程度难以控制稳定。而鼓风对流式干燥箱利用外加的压力促使箱内热气流快速交换，温度比较均匀。因此，为了提高煤炭全水分测定的精确度，应尽量采用鼓风对流式干燥箱。

4）称量瓶的放置位置及放置方法

在干燥过程中需要注意，称量瓶的放置位置要与干燥箱工作室两侧有一定距离，避免直接接触。此外，为了防止称量瓶对空气对流产生影响，禁止将其放在工作室的底板上。当用来测定全水分的煤样的数量较多时，可以先将装有煤样的称量瓶和瓶盖放在簸箕或者托盘上，但要注意，簸箕和托盘必须带有透气孔，而且要先将其清洗干净并彻底干燥。这是为了避免在干燥过程中，当簸箕或者托盘不带透气孔时，煤样会因为受热不均匀而导致其不能干燥彻底，从而使全水分测定的结果偏低。

5）称量瓶在空气中的冷却时间

称量瓶在空气中的冷却时间对全水分的测定影响较大，表2是干燥后的称量瓶直接放入干燥器中冷却至室温测定与放在空气中冷却3min后放入干燥器中冷却至室温测定的结果比较。从表中可以看出，直接放入干燥器中测定的结果比先放在空气中冷却3min后测定的结果偏低，这是因为在煤样很热的情况下，煤样的吸湿性很强，此时如果温度骤降，由于称量瓶内较热的空气压强相对瓶外的空气压强小得多，在瓶内会形成较强的负压而导致潮湿的空气进入称量瓶中，从而使空气中的水分被煤样吸收，造成煤样的质量增加，测定的结果也就随之降低。因此，称量瓶从干燥箱中取出后，要先将其置于空气中冷却几分钟。

表2 称量瓶的冷却方法对测定结果的影响比较

3 结论

煤炭的全水分测定中的关键问题是要保证原来煤样中的水分没有损失，同时也不能额外吸收空气中的水分，即确保制样到测定的全过程中国煤样中的水分不会发生变化，因此，必须注意以下几点：

1）采集的全水分煤样保存在密封性良好的容器内，并放在阴凉处；2）制样操作要快，最好用密封式破碎机；3）全水分煤样送到实验室后要立即测定；4）进行全水分测定的煤样不宜过细，如果要用较细的煤样进行测定，则应该用封闭式破碎机或用两步法进行测定——先破碎成较大颗粒测其外水分，再破碎到较细颗粒测其内水分；5）制备好的全水分试样如果不是立即测定，则应准确称量，以便进行全水分损失（或吸收）校正。

[1]余肖敏.空气干燥法测定全水分的影响因素分析[J].煤质技术，2008，3.

[2]朱磊.影响煤的全水分检测数据的因素及对策[J].煤炭加工与综合利用，2005，5.